垂直阻隔技術(shù)的應(yīng)用與對比研究*

甄勝利，霍成立，賀 真，鄭中華，鄭 峰，孫曉東，劉力奇

（北京高能時代環(huán)境技術(shù)股份有限公司，北京 100095）

·設(shè)計與探討·

垂直阻隔技術(shù)的應(yīng)用與對比研究*

甄勝利，霍成立，賀 真，鄭中華，鄭 峰，孫曉東，劉力奇

（北京高能時代環(huán)境技術(shù)股份有限公司，北京 100095）

介紹了垂直阻隔技術(shù)的定義及分類，闡述了垂直阻隔技術(shù)在填埋場污染防控等領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，從防滲墻深度、施工工藝、防滲性能、耐腐蝕性能、防滲材料、使用壽命等方面，重點(diǎn)對比分析了土-膨潤土泥漿墻與HDPE膜柔性防滲墻的技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)，同時指出了垂直阻隔技術(shù)的發(fā)展方向。

垂直阻隔技術(shù)；土-膨潤土泥漿墻；HDPE膜柔性防滲墻

垂直阻隔技術(shù)主要是利用地下阻隔封存污染物或改變地下水流向，以達(dá)到控制污染水平遷移的目的。為了達(dá)到阻止地下污染物遷移的目的，要求垂直阻隔墻有非常低的滲透性，實際應(yīng)用中要求滲透系數(shù)≤1.0×10-7cm/s；同時，阻隔墻要有較好的連續(xù)性和耐久性，墻體材料具有較高的穩(wěn)定性和耐腐蝕性，污染物與其作用不會導(dǎo)致阻隔功能的減弱或失效［1］。

在污染源阻控或污染場地具體應(yīng)用時，需要基于風(fēng)險控制目標(biāo)，根據(jù)場地條件、污染物性質(zhì)、風(fēng)險特征和阻隔技術(shù)自身的特點(diǎn)等多種因素綜合考慮，篩選出場地條件下最適宜的工程控制技術(shù)［2］。

1 垂直阻隔技術(shù)分類

1.1 根據(jù)建筑材料分類

根據(jù)垂直阻隔墻的使用材料，垂直阻隔技術(shù)可分為泥漿墻（slurry walls）、灌漿墻（grouting walls）、板樁墻（sheet pile walls）、土壤深層攪拌（deep soil mixing）、土工膜（geomembranes）、襯層技術(shù)（liners）［2］。

1.2 根據(jù)施工方法分類

根據(jù)施工方法的不同，可用于垂直防滲墻工程施工的方法有地基土改性法、打入法和開挖法等［3］。

1）地基土改性法施工防滲墻是通過充填、壓密地基土等方法使原土滲透性降低形成的防滲墻，在填埋場垂直防滲墻施工中主要有注漿法、噴射法和原土就地混合法3種。注漿法即注漿帷幕的一種方法，按一定的間距設(shè)計鉆孔，采用一定的注漿方法和壓力把防滲材料通過鉆孔注入地層，使其充填地層孔隙，達(dá)到防滲的目的。該方法在我國的垃圾填埋場防滲中應(yīng)用較廣。噴射法施工是指通過高壓旋噴或擺噴方法使?jié){液與地基土攪拌混合，凝固后成為具有特殊結(jié)構(gòu)、滲透性低、有一定固結(jié)強(qiáng)度的固結(jié)體。該方法可使防滲墻的滲透系數(shù)達(dá)到10-6cm/s，固結(jié)體強(qiáng)度可達(dá)到10～20 MPa。原土就地混合法施工方法是將欲形成防滲墻位置的原狀土用吊鏟等工具挖出，并使其與水泥或其他充填材料就地混合后重新回填到截槽中。為了保證切槽的連續(xù)施工，采用膨潤土漿液護(hù)壁。該方法在美國應(yīng)用較多，適用于深度較淺的防滲墻。

2）打入法施工防滲墻是利用夯擊或振動的方法將預(yù)制好的防滲墻體構(gòu)件打入土體成墻，或者利用夯擊或振動方法成槽后灌漿成墻的一種方法。其防滲墻有板樁墻、復(fù)合窄壁墻及擠壓灌注防滲墻等［3］。板樁墻的施工是將已預(yù)制好的板樁構(gòu)件垂直夯入地層中。常用的板樁有鋼板樁和外包鐵皮的木板樁，板樁之間要用板樁鎖連接，兩板樁之間要有重疊，間隙要保持閉合或進(jìn)行密封，防止?jié)B漏。板樁墻還要有耐腐蝕性。板樁墻比較適宜在軟弱土層中使用，對于硬塑性土層則由于打夯困難而受到限制。復(fù)合窄壁墻的施工方法：首先通過夯擊或振動將土體向周圍排擠形成防滲墻空間，把防滲板放入已形成的防滲墻空間，然后注漿充填縫隙形成防滲墻體。復(fù)合窄壁墻的施工有梯段夯入法和振動沖壓法等。擠壓灌注防滲墻，利用沖擊錘或振動器將夯入件打入到所要求的深度，夯入件在土體中排擠出一個槽段空間，一般5～6個夯入件循環(huán)使用，當(dāng)?shù)?個和第4個夯入件打入后，前2個打入件可起出，向槽段灌注防滲漿材成墻。灌注漿材料可使用由骨料（砂和粒級為0～8 mm的礫石）、水泥、膨潤土和石灰粉加水混合而成土狀混凝土。防滲墻體材料應(yīng)滿足制成防滲墻體的滲透系數(shù)≤10-7cm，并滿足抗腐蝕性、能用泵抽吸、具有流動性、便于填充等要求。

3）開挖法施工防滲墻是通過挖掘地下土形成溝槽，槽壁的穩(wěn)定由灌入的泥漿維護(hù)，然后在溝槽中灌注墻體材料并將泥漿排擠出而形成的防滲墻［3］。防滲墻施工可用的材料組成有：塑性材料（Ca、Na膨潤土、黏土）、骨料（砂、巖粉等）、水泥、水、添加材料（穩(wěn)定劑、揮發(fā)劑等）。上述礦物防滲材料有時達(dá)不到填埋場的防滲要求，需采取進(jìn)一步的防滲措施。常用的方法是使用復(fù)合防滲系統(tǒng)，類似于水平防滲系統(tǒng)中的復(fù)合襯層系統(tǒng)，如使用柔性膜（如HDPE）和礦物材料復(fù)合組成復(fù)合垂直防滲系統(tǒng)。復(fù)合垂直防滲系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：①滲透性極低，具有很好的防滲效果；②通過減少過流量，可使長期穩(wěn)定性增強(qiáng)；③墻體具有較好的強(qiáng)度；④由于柔性膜分布于整個墻體中，避免了墻體可能存在的缺陷；⑤具有可監(jiān)測性和可修復(fù)性；⑥由于柔性膜材料可相互連接，避免了墻體連接可能出現(xiàn)的縫隙。常見地下連續(xù)墻技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示［4-7］。

表1 常見地下連續(xù)墻技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)

2 垂直防滲墻及應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 垂直防滲墻簡介［2］

最早的防滲墻墻體材料為剛性混凝土，經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，世界各國都對防滲墻墻體材料進(jìn)行不斷的探索和研究，出現(xiàn)了眾多的防滲墻墻體材料，諸如：塑性混凝土、黏土-膨潤土泥漿防滲墻、土工膜柔性防滲墻等。

1） 泥漿防滲墻常用的材料有黏土、膨潤土、水泥、混粉煤灰等。實際應(yīng)用中通常是多種材料的組合，通常分為：黏土-膨潤土，水泥-膨潤土，黏土-水泥-膨潤土3類。其中水泥-膨潤土，黏土-水泥-膨潤土的相對滲透系數(shù)在10-5～10-6cm/s，黏土-膨潤土的相對滲透系數(shù)可滿足≤1.0×10-7cm/s［8］。近年來該類防滲墻在國外得到了迅速的發(fā)展，防滲墻材料類型的選擇與場地土壤污染物的性質(zhì)相關(guān)，因為污染物和地下材料可能會腐蝕墻體。

2）HDPE土工膜柔性垂直防滲墻是以高密度聚乙烯（HDPE）土工膜為主體阻隔材料，采用垂直開槽或震擊方式將柔性HDPE土工膜垂直插入到相對不透水層，通過連接鎖扣與內(nèi)置止水條實現(xiàn)多幅HDPE土工膜的互鎖連接，同時利用灌漿密封材料對土工膜底端進(jìn)行止水固結(jié)形成立體式柔性垂直阻隔墻，達(dá)到阻隔污染物水平遷移的目的。

2.2 垂直防滲墻的應(yīng)用現(xiàn)狀

黏土-膨潤土防滲墻與HDPE土工膜垂直防滲墻作為2種污染場地環(huán)境風(fēng)險工程控制技術(shù)，均可以起到阻隔污染物，阻止污染物遷移的效果，有利于減少或避免危險物質(zhì)釋放可能導(dǎo)致的環(huán)境和人體健康危害。2種防滲墻在應(yīng)用范圍、結(jié)構(gòu)組成、施工和防滲效果上均存在較大的差異。

黏土-膨潤土泥漿墻技術(shù)由于其施工簡單、工程造價低、場地適應(yīng)性強(qiáng)等特征，應(yīng)用比較廣泛。最初使用黏土-膨潤土泥漿作為防滲墻體材料的是美國，在歐洲主要是以水泥-膨潤土泥漿墻為主［9］。黏土-膨潤土泥漿防滲墻的施工具體方法是［10］：首先用挖土機(jī)在地基中開挖一個狹長的槽，寬度在0.6～1.5 m，其具體寬度與施工機(jī)械的特點(diǎn)相關(guān)，但必須大于預(yù)定的寬度；然后在溝槽開挖的過程中用膨潤土泥漿作為護(hù)壁材料來維持槽壁的穩(wěn)定；當(dāng)溝槽開挖完成并檢驗合格時，將開挖出的土壤材料混和膨潤土或膨潤土泥漿作為回填材料，待攪拌均勻后，用推土機(jī)或抓斗或者采用水下灌漿的方式將回填材料注入溝槽而形成連續(xù)的柔性墻體。目前國內(nèi)黏土-膨潤土、水泥-膨潤土泥漿防滲墻墻體材料開發(fā)應(yīng)用一直很緩慢。直到1985年，在深圳大亞灣核電站，由法國地基公司施工做成了我國第一道水泥-膨潤土泥漿防滲墻。上海老港生活垃圾填埋場的部分垂直防滲墻也采用水泥-膨潤土泥漿作為墻體材料，不僅節(jié)約了成本，而且加快了施工進(jìn)度，但是由于工程應(yīng)用技術(shù)缺乏，墻體整體的滲透系數(shù)未達(dá)到設(shè)計指標(biāo)要求。國內(nèi)對黏土-膨潤土、黏土-水泥泥漿的研究并不多，尤其是對各材料對墻體的抗?jié)B透性能影響的研究更少。

以HDPE土工膜為主體防滲材料的柔性垂直防滲技術(shù)在國外具有較成功的應(yīng)用案例，如在澳洲布里斯班、美國賓夕法尼亞州的污染場地修復(fù)中得到應(yīng)用，最大插膜深度為20 m。國內(nèi)北京高能時代環(huán)境技術(shù)股份有限公司在云南馳宏歷史遺留渣堆污染綜合治理的柔性垂直防滲工程中，已成功實現(xiàn)了最大插膜深度30 m，目前該柔性垂直防滲墻技術(shù)已經(jīng)成功在江蘇靖江、新疆等地推廣應(yīng)用。

3 土-膨潤土泥漿墻與HDPE膜柔性防滲墻的技術(shù)對比

針對土-膨潤土泥漿墻和HDPE膜柔性垂直防滲墻的不同特點(diǎn)，圍繞防滲墻深度、施工工藝、防滲性能、耐腐蝕性能、使用壽命、墻體完整性、抗變形能力、施工技術(shù)難度與質(zhì)量控制、防滲墻厚度等方面，對2種不同垂直防滲墻的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對比分析和總結(jié)。

3.1 垂直防滲墻深度

1） 黏土-膨潤土泥漿防滲墻采用垂直開槽方式，開槽過程中采用泥漿護(hù)壁，然后將制備好的黏土-膨潤土泥漿灌注到槽體內(nèi)置換護(hù)壁泥漿構(gòu)筑防滲墻。目前，泥漿墻在美國的最大深度已經(jīng)超過60m［2］。

2）HDPE土工膜防滲墻的鋪膜方式可分為開槽式和震擊式，其中開槽式采用泥漿護(hù)壁，然后用鋼框固定或液壓機(jī)鋪膜。目前國外最大鋪膜深度25 m［11］，國內(nèi)已經(jīng)實現(xiàn)垂直鋪膜深度30 m。因此，就防滲墻深度而言，HDPE土工膜防滲墻的深度要低于黏土-膨潤土泥漿防滲墻。

3.2 施工工藝

1）黏土-膨潤土泥漿防滲墻施工工藝相對簡單，主要包括垂直開槽、泥漿護(hù)壁和泥漿置換成墻3個施工工藝［10］。

2）HDPE土工膜防滲墻施工工藝主要包括：垂直開槽、泥漿護(hù)壁、垂直鋪膜、膜體連接、密封劑灌注、完整性檢測、回填成墻。相比泥漿墻垂直防滲施工工藝相對復(fù)雜［11］。

3.3 防滲性能

3.3.1 黏土-膨潤土泥漿防滲墻

黏土-膨潤土防滲墻的滲透性取決于混合料的配合比，滲透性對原料及摻加量具有很強(qiáng)的依賴性［1］。黏土-膨潤土防滲墻的滲透系數(shù)一般在10-6～10-7cm/s［12］，滲透性受膨潤土摻入量的影響較大，其滲透系數(shù)隨著膨潤土的減少而減?。?3］。工程應(yīng)用中，為了得到抗?jié)B性能好的泥漿防滲墻，應(yīng)盡量用較小的水膠比，適當(dāng)增加膨潤土用量，控制黏土用量，摻入適量的粉煤灰和減水劑，同時還要嚴(yán)格控制施工質(zhì)量［14-15］。

黏土-膨潤土防滲墻施工完成后，其抗?jié)B能力保持長期穩(wěn)定具有重要意義，然而實際工程應(yīng)用中防滲墻會受周邊地質(zhì)條件及水質(zhì)情況的影響，滲透系數(shù)發(fā)生變化。鈣基膨潤土中的鈣離子容易與黏土礦物顆粒表面的單價陽離子發(fā)生置換反應(yīng)，使擴(kuò)散雙電層厚度減小，結(jié)合水含量降低，因而有效孔隙率增加，宏觀上造成滲透系數(shù)變大［12］。H.Y.Jo等［16-17］曾對土-膨潤土防滲墻回填材料、土工合成襯墊（GCL）以及壓實的砂-膨潤土混合土的滲透系數(shù)進(jìn)行研究，結(jié)果表明其滲透系數(shù)可能會由于回填材料與無機(jī)陽離子的相互作用而增大。

D’Appolonia等［18］研究發(fā)現(xiàn)：氫氧化鈉溶液在土-膨潤土回填材料中滲透時，防滲性能會降低到原來的1/5～1/10；有機(jī)溶液、電解質(zhì)溶液濃度增大或因強(qiáng)酸溶液作用都會使黏土，特別是膨潤土的結(jié)構(gòu)變化，而導(dǎo)致滲透系數(shù)上升。此外，M. Kashir等認(rèn)為膨潤土對尾礦酸液（AMD）的長期阻滯能力較差，并認(rèn)為AMD作用下破壞土顆粒表面雙電層使之形成絮凝結(jié)構(gòu)導(dǎo)致滲透系數(shù)增大［19］。因此，無法確保黏土-膨潤土防滲墻的滲透性在施工完成后長期維持在允許的范圍之內(nèi)。

3.3.2 HDPE土工膜防滲墻

HDPE膜的主要成分為高密度聚乙烯原生樹脂（約97.5%），采用HDPE膜的垂直防滲墻滲透性極低，高密度聚乙烯的滲透系數(shù)達(dá)到10-12cm/s，甚至更低。HDPE膜段之間采用鎖扣插接，配合以橡膠止水條，形成連續(xù)的整體防滲結(jié)構(gòu)面，防滲墻具有很好的防滲效果［3］。因此，土工膜的低滲透性和連接的完整性是其他防滲墻難以達(dá)到的。

3.4 耐腐蝕性能

3.4.1 黏土-膨潤土泥漿防滲墻

黏土-膨潤土泥漿墻的滲透系數(shù)和施工方式受場地土壤和污染物影響較大；金屬離子會改變材料的滲透性能，導(dǎo)致墻體阻截性能下降，滲透性增大；非極性有機(jī)液體極易滲透；有機(jī)物溶液、電解質(zhì)溶液濃度增大或強(qiáng)酸堿作用下，結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，滲透系數(shù)呈數(shù)量級增大；溶解性有機(jī)污染物不改變材料的結(jié)構(gòu)，也不影響材料的滲透性；允許拉伸應(yīng)變力較??；墻體厚度較大。適用于水利工程、新建的平原型填埋場（起止水功能）、無強(qiáng)度要求的隔離工程、阻隔時間不太長的地下水截獲工程等。

A.K.Mishra等［20］研究了鹽濃度對土壤-膨潤土混合物質(zhì)的影響，實驗比較了不同鹽類不同濃度（NaCl和CaCl2）對墻體材料滲透系數(shù)的影響。實驗結(jié)果表明，二價離子比單價離子對墻體材料的滲透系數(shù)影響要大；在低濃度時兩者影響都不明顯，高濃度時都會導(dǎo)致滲透系數(shù)增加，滲透系數(shù)隨濃度的增大而增大。

3.4.2 HDPE土工膜防滲墻

HDPE土工膜防滲墻由土工膜和礦物材料共同作用，對酸、堿、鹽、無機(jī)類具有良好的抗侵蝕能力；滲透系數(shù)較低；適用于防滲要求等級高、有效阻隔期較長的工程。

3.5 主體防滲材料

3.5.1 黏土-膨潤土泥漿防滲墻

黏土-膨潤土泥漿墻的主體防滲材料為膨潤土。目前，膨潤土的主要類型有鈣基膨潤土和鈉基膨潤土。我國已探明膨潤土儲量的90%以上為鈣基膨潤土。與鈉基膨潤土相比，鈣基膨潤土遇水膨脹性性能較差，且鈣基土在水中迅速崩塌成散粒狀團(tuán)塊，可塑性與吸水率均低于天然鈉基土。但由于數(shù)量龐大，價格便宜，目前國內(nèi)的塑性混凝土防滲墻所使用的膨潤土主要為鈣基膨潤土。丁國慶等［21］研究了膨潤土種類及摻量對塑性混凝土性能的影響，結(jié)果表明使用鈉基膨潤土的塑性混凝土的相對滲透系數(shù)明顯低于鈣基膨潤土，且使用鈉基膨潤土的塑性混凝土的抗壓強(qiáng)度和彈性模量也為鈣基膨潤土塑性混凝土抗壓強(qiáng)度和彈性模量的1.5倍左右。

基于鈉基膨潤土的優(yōu)異特性，國內(nèi)常常將鈣基膨潤土進(jìn)行鈉化改性，即所謂人工鈉化膨潤土。主要利用蒙脫石層間陽離子的可交換性，通過添加鈉化劑（無機(jī)鈉鹽或有機(jī)鈉絡(luò)合改性劑），提高介質(zhì)的鈉離子濃度，使其進(jìn)入蒙脫石層間，置換出原已吸附的陽離子的改性技術(shù)，被稱為“人工鈉化”。人工鈉化土與天然鈉基土在性能上仍然有很大的差異，主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)［22］：

1）人工鈉化土穩(wěn)定性差，其物理性能的穩(wěn)定時限大致小于18個月。特別對富含方英石和碳酸鈣的膨潤土，當(dāng)其外界環(huán)境處于pH＜7.8時，人工鈉土物理性能的穩(wěn)定時限會更短。我國曾有一批人工鈉化土，作為鉆井泥漿用土出口美國，各項指標(biāo)均達(dá)API標(biāo)準(zhǔn)。半年后，美方要求退貨，重檢各項指標(biāo)，已大不如前，究其原因，此批人工鈉土的原礦是富含方英石的膨潤土，在半年中，方英石與碳酸鈉充分反應(yīng)成偏硅酸鈉（水玻璃），鈉化已無效，半年后又恢復(fù)為鈣土。

2）人工鈉化膨潤土的堿度是天然鈉基膨潤土堿度的10倍，堿度過大會削弱其抗?jié)B性能。

因此，鑒于鈣基膨潤土和人工鈉化膨潤土在使用過程中存在的問題，美國、歐洲等地黏土-膨潤土、水泥-膨潤土等泥漿防滲墻采用的為天然鈉基膨潤土。

3.5.2 HDPE土工膜防滲墻

HDPE土工膜防滲墻的主體材料為高密度聚乙烯土工膜，對酸、堿、鹽、無機(jī)類具有良好的抗侵蝕能力；滲透系數(shù)較低；膜體材料質(zhì)量執(zhí)行GB/T 17643—2011土工合成材料聚乙烯土工膜的要求。

3.6 使用壽命

3.6.1 黏土-膨潤土泥漿防滲墻

黏土-膨潤土防滲墻容易受海水介質(zhì)、地下污染物的腐蝕，通過化學(xué)反應(yīng)（陽離子置換等），導(dǎo)致膨潤土防滲性能降低，滲透系數(shù)上升。此外，干濕循環(huán)、凍融循環(huán)都可能引起墻體產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致墻體阻滯能力削弱［2］。該類防滲墻的穩(wěn)定性受多種因素的影響，而在配合比設(shè)計中，目前缺少統(tǒng)一的方法和標(biāo)準(zhǔn)。工程設(shè)計人員只能結(jié)合以往的工程經(jīng)驗和給定的性能指標(biāo)和力學(xué)參數(shù)進(jìn)行反復(fù)多次的試配，才能得到最優(yōu)配合比，以確保取得最佳的防滲效果。

美國采用以黏土-膨潤土泥漿作為回填材料，用開槽施工方法修建防滲墻。最初黏土-膨潤土泥漿墻是被用于阻截地下水流，防止地基或大壩等構(gòu)筑物被侵蝕，后來逐漸被用在礦山、垃圾填埋場、化工等場地的污染物擴(kuò)散控制［14］。20世紀(jì)70年代，美國EPA建議開始使用黏土-膨潤土泥漿墻阻截污染地下水，以使用壽命30 a作為設(shè)計限制時間［23］。

3.6.2 HDPE土工膜防滲墻

土工膜的持久性受多種因素影響，其老化過程主要取決于溫度波動、紫外線輻射、張力波動、物理侵蝕和化學(xué)侵蝕，一旦填埋完成后，前4種因素的影響往往不會發(fā)生，化學(xué)侵蝕則起到關(guān)鍵作用［24］。而HDPE膜穩(wěn)定性好，耐受各種復(fù)雜化學(xué)環(huán)境和各種化學(xué)品。謝云峰等［2］認(rèn)為HDPE膜耐受各種復(fù)雜化學(xué)環(huán)境，抗腐蝕性強(qiáng)，理論使用壽命可以達(dá)到300 a，HDPE土工膜最早應(yīng)用于工程實踐至今約60 a。采用HDPE的垂直防滲墻體具有較好的強(qiáng)度，通過減少過流量，可使長期穩(wěn)定性進(jìn)一步增強(qiáng)［24］。

3.7 防滲墻完整性檢測

1）黏土-膨潤土泥漿防滲墻的完整性一般通過施工過程中的質(zhì)量控制實現(xiàn)，目前，并未見報道有效的泥漿防滲墻完整性檢測方法。

2）HDPE土工膜防滲墻可采用電學(xué)檢測方法（雙電極法） 對土工膜的完整性進(jìn)行檢測，利用HPDE膜電絕緣性，在垂直防滲膜鋪設(shè)過程中，在垂直膜一側(cè)分別放置多個發(fā)射電極，另一側(cè)設(shè)置接收電極。根據(jù)電勢分布圖進(jìn)行分析判斷，其中電勢異常值最大的點(diǎn)判斷為可能破損點(diǎn)［25］。

3.8 抗形變能力

1）黏土-膨潤土泥漿防滲墻墻體內(nèi)部容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在荷載的作用下會由于與周圍土層存在變形差異而產(chǎn)生明顯的裂隙或破裂［14］。國內(nèi)在塑性混凝土的力學(xué)性能方面的研究還不夠深入，實際工程中，塑性混凝土墻體受力狀態(tài)十分復(fù)雜，僅用單軸強(qiáng)度評價其強(qiáng)度性能，不能客觀評價墻體在實際三向受力下的狀態(tài)和性能，也不能反映墻體在復(fù)雜作用（如庫水位升降、地震的作用）下的滲透性能和穩(wěn)定性，造成設(shè)計參數(shù)不合理。湯俊杰［26］對塑性混凝土基本性能的研究表明，塑性混凝土較一般剛性混凝土具有較大的極限應(yīng)變，但在無側(cè)限條件下受壓極限應(yīng)變值也僅為1%左右。

2）HDPE土工膜防滲墻墻體內(nèi)的HDPE膜可以隨著土體的變形而發(fā)生相應(yīng)的較大的變形和拉伸，保持整體的完整性，此外，使用的密封劑同樣具有很強(qiáng)的抗變形能力。防滲墻主體材料HDPE土工膜執(zhí)行GB/T 17643—2011土工合成材料聚乙烯土工膜的要求，材料質(zhì)量可控。

3.9 施工技術(shù)難度及質(zhì)量控制

1）黏土-膨潤土泥漿防滲墻施工過程中需要對墻體進(jìn)行一定時期的養(yǎng)護(hù)，所用到的膠凝材料種類多，施工工藝相對簡單，對泥漿配合比技術(shù)要求較高，必須保持黏土-膨潤土泥漿質(zhì)量的均勻性，對現(xiàn)場技術(shù)人員、施工人員以及施工過程中的監(jiān)理人員的經(jīng)驗和技術(shù)要求較高。

2）HDPE土工膜防滲墻安裝技術(shù)要求高，用到的防滲材料、泥漿質(zhì)量、連接構(gòu)件、底端固結(jié)、密封劑、檢測和監(jiān)測等環(huán)節(jié)非常重要，一個環(huán)節(jié)處理不好，整個系統(tǒng)便達(dá)不到預(yù)期防滲效果。因此對設(shè)計和施工要求嚴(yán)格，必須制訂周全的工程方案，現(xiàn)場技術(shù)和施工人員需要具備專業(yè)的理論基礎(chǔ)和工程經(jīng)驗，施工技術(shù)難度相比泥漿防滲墻技術(shù)難度大。

4 垂直防滲技術(shù)的發(fā)展方向

HDPE膜-膨潤土復(fù)合防滲墻被認(rèn)為是目前最為安全有效的地下污染源阻隔技術(shù)［27］。該復(fù)合防污帷幕是在傳統(tǒng)的土-膨潤土墻或水泥-膨潤土墻中插入1.5～3 mm厚HDPE土工膜形成的，利用HDPE土工膜卓越的防滲性能（≤1.0×10-12cm/s）、抗化學(xué)腐蝕性能和使用壽命長（≥100 a）等特點(diǎn)，與膨潤土的高吸附性能和自愈合性能結(jié)合，形成一種很好的垂直屏障，從而對地下污染源實現(xiàn)有效的封堵。由于HDPE膜-膨潤土復(fù)合垂直防滲墻的諸多優(yōu)點(diǎn)，將會成為垂直防滲技術(shù)的未來發(fā)展方向。

5 結(jié)論

土-膨潤土泥漿墻和HDPE膜柔性防滲墻是目前應(yīng)用較為廣泛的垂直防滲技術(shù)。在工程應(yīng)用時，需要基于風(fēng)險控制目標(biāo)，綜合考慮根據(jù)場地條件、污染物性質(zhì)、風(fēng)險特征和阻隔技術(shù)自身的特點(diǎn)等多種因素，篩選出最適宜的工程控制技術(shù)。為了達(dá)到控制污染的目的，垂直阻隔墻需要達(dá)到低滲透性要求（實際應(yīng)用中要求≤1.0×10-7cm/s），同時阻隔墻需要較好的完整性、良好的耐侵蝕能力和持久性。HDPE膜-膨潤土復(fù)合垂直防滲墻將會成為垂直防滲技術(shù)的未來發(fā)展方向。

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Application and Comparison of Vertical Barrier Technology

Zhen Shengli，Huo Chengli，He Zhen，Zheng Zhonghua，Zheng feng，Sun Xiaodong，Liu Liqi
（Beijing GeoEnviron Engineering&Technology Inc.，Beijing 100095）

We introduced the definition and classification of vertical barrier technology，and its application in the field of environment protection such pollution prevention and control in landfill.The advantages and disadvantages of the soil-bentonite slurry wall and HDPE membrane vertical barrier wall were mainly analyzed from the aspects of the depth of the cutoff wall，construction technology，impervious performance，corrosion resistance，anti-seepage materials，service life.Finally，the development trend for the vertical barrier technology waspointed out.

vertical barrier technology；soil-bentonite slurry wall；HDPE membrane vertical barrier wall

X705

A

1005-8206（2017）01-0051-06

甄勝利（1964—），高級工程師，主要從事環(huán)境巖土與污染防治工程技術(shù)研究。

霍成立（1981—），博士，主要從事固體廢物污染控制與資源化利用技術(shù)研究。

“十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目（2016YFB0303205）；北京市金橋工程種子資金C類項目（ZZ16022）

2016-11-22